Устройство для анализа сетей

 

Устройство предназначено для обеспечения возможности определения на заданном интервале времени работы оценки математического ожидания времени исправного функционирования сети с учетом стохастического характера нарушения и восстановления работоспособности ее элементов. Устройство содержит счетчик циклов, генератор тактовых импульсов, счетчик продолжительности цикла, счетчик продолжительности моделирования, два элемента задержки, блок преобразователей код - вероятность, группу из N блоков моделирования восстановления, каждый из которых содержит три элемента ЗАПРЕТ и генератор импульсов случайной длительности, наборное поле, группу из N элементов И, группу из N счетчиков положительных исходов (N - максимальное количество вероятностных элементов исследуемой сети), элемент ИЛИ. Работа устройства основана на определении оценки математического ожидания времени исправного функционирования сети с учетом стохастического характера выхода из строя и восстановления ее элементов (узлов). 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для решения задач анализа сетей, описываемых вероятностными графами. В частности, оно позволяет определять оценку математического ожидания времени исправного функционирования сети с учетом стохастического характера выхода из строя и восстановления ее элементов на заданном отрезке времени.

Известно устройство для операций над графом, содержащее блок определения смежных вершин графа, две группы элементов ИЛИ, группу счетчиков, матрицу генераторов случайных событий, группы входов опроса вершин графа устройства и группу выходов признаков связности [1] .

Известно также устройство для вычисления характеристик графов, содержащее сдвигающий регистр, блок элементов И, блок перебора сочетаний, две группы регистров, элементы И, ИЛИ, НЕ, задержки, сумматор, блок умножения [2] .

Известные устройства не позволяют при анализе сетей учитывать процесс многократного нарушения и восстановления работоспособности их элементов.

Наиболее близким по техничской сущности к заявляемому устройству является вероятностное устройство для анализа сетей, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик циклов, наборное поле, блок выходных счетчиков, блок преобразователей код-вероятность, элемент ИЛИ, элемент И, элемент задержки и группу элементов И [3] .

Недостатком известного устройства является то, что при исследовании надежности сети оно не позволяет определять математическое ожидание времени исправного функционирования сети с учетом нарушения и восстановления работоспособности ее элементов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности определения на заданном интервале времени работы оценки математического ожидания времени исправного функционирования сети с учетом стохастического характера нарушения и восстановления работоспособности ее элементов.

Цель достигается тем, что в вероятностное устройство для анализа сетей, содержащее счетчик числа циклов, генератор тактовых импульсов, блок преобразователей код-вероятность, наборное поле, группу из N элементов И, группу из N счетчиков положительных исходов и элемент задержки, дополнительно включены счетчик продолжительности цикла, счетчик продолжительности моделирования, второй элемент задержки, элемент ИЛИ и N блоков моделирования восстановления, каждый из которых содержит три элемента ЗАПРЕТ и генератор импульсов случайной длительности, причем вход запуска генератора тактовых импульсов является входом запуска устройства, а его выход соединен с входом счетчика продолжительности моделирования, входами первого и второго элементов задержки, входом запуска преобразователя код-вероятность и суммирующим входом счетчика продолжительности цикла, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и суммирующим входом счетчика циклов, вход обнуления которого соединен с входами обнуления группы счетчиков положительных исходов и входом обнуления счетчика продолжительности моделирования, вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом обнуления счетчика продолжительности цикла, установочным входом устройства, выход счетчика циклов соединен с входом останова генератора тактовых импульсов, выходы блока преобразователей код-вероятность соединены с информационными входами соответствующих блоков моделирования восстановления, входы запуска которых соединены с выходом второго элемента задержки, а выходы - с одноименными входами наборного поля, выходы которого соединены соответственно с первыми входами элементов И группы, вторые входы которых соединены с выходом первого элемента задержки, а выходы - с суммирующими входами соответствующих счетчиков положительных исходов, вход запуска блока моделирования восстановления соединен с информационным входом второго элемента ЗАПРЕТ блока, управляющий вход этого элемента соединен с информационным входом второго элемента ЗАПРЕТ блока и информационным входом блока, а выход соединен с информационным входом третьего элемента ЗАПРЕТ блока, выход которого соединен с входом генератора импульса случайной длительности, выход которого соединен с управляющим входом второго элемента ЗАПРЕТ и управляющим входом третьего элемента ЗАПРЕТ блока, выход второго элемента ЗАПРЕТ соединен с выходом блока.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит счетчик 1 циклов, генератор 2 тактовых импульсов, счетчик 3 продолжительности цикла, счетчик 4 продолжительности моделирования, первый элемент 5 задержки, второй элемент 6 задержки, блок 7 преобразователей код-вероятность, группу из N блоков 8_i моделирования восстановления (i= ), наборное поле 9, группу из N элементов И 10_i (i= ), группу из N счетчиков 11_i положительных исходов, причем каждый блок моделирования восстановления содержит три элемента ЗАПРЕТ 12, 13, 14 и генератор 15 импульсов случайной длительности, элемент ИЛИ 16.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в блоке 7 преобразователей код-вероятность устанавливаются значения вероятностей исправного состояния каждой из вершин, счетчик 1 настраивается на код числа планируемых циклов, счетчик 3 - на величину количества импульсов Т, равную по времени продолжительности одного цикла, в наборном поле 9 отображается граф исследуемой вероятностной сети, суммирующие счетчики 1, 3, 4, 11_i сигналом через условный вход устанавливаются в нулевое состояние.

Устройство начинает работать с приходом сигнала на вход генератора 2 тактовых импульсов с входа запуска устройства. Запускается генератор 2 и с его выхода импульсы поступают на вход счетчика 3 продолжительности циклов, входы элементов 5, 6 задержки, вход блока 7 преобразователей код-веероятность и вход счетчика 4 продолжительности моделирования.

При поступлении очередного импульса на вход счетчика 3 продолжительности цикла его содержание увеличивается на единицу. Процесс повторяется до момента, когда содержимое счетчика 3 становится равным Т-1. С приходом на вход счетчика 3 следующего импульса на выходе его появляется импульс переполнения, который поступает через элемент ИЛИ 16 на вход обнуления счетчика 3 и на вход счетчика 1 циклов, увлеичивая его содержимое на единицу.

Импульс с выхода второго элемента 6 задержки поступает на входы блоков 8_i (i= ) моделирования восстановления, с выхода которых поступает на информационный вход первого элемента ЗАПРЕТ 12 блока 8_i(i= ).

При поступлении импульса от генератора 2 на вход блока 7 преобразователей код-вероятность на его выходах, соответствующих случайному событию исправного состояния i-1 вершины графа сети i { 1,2, . . . , N} , появляется разрешающий потенциал, который подается на информационный вход i-го блока 8, i { 1,2, . . . , N} моделирования восстановления, на выходах, соответствующих неисправным узлам сети, разрешающий потенциал отсутствует.

Сигнал, поступающий с информационного входа блока 8_i моделировнаия восстановления, закрывает первый элемент ЗАПРЕТ 12 и поступает на информационный вход второго элемента ЗАПРЕТ 13, с выхода которого поступает на соответствующие входы наборного поля 9.

Если узел сети неисправен, то сигнал с выхода блока 7 преобразователей код-вероятность не поступает на информационный вход соответствующего блока 8_i моделирования восстановления и элемент ЗАПРЕТ 12 остается открытым. Импульс с выхода элемента 6 задержки поступает на информационный вход элемента ЗАПРЕТ 12 блока 8_i. С входа блока 8_i моделирования восстановления импульс через открытые элементы ЗАПРЕТ 12, 14 поступает на вход генератора 15, на выходе которого появляется сигнал случайной длительности, моделирующий продолжительность восстановления неисправного элемента. Этот сигнал поступает на управляющие входы элементов ЗАПРЕТ 13, 14, закрывая их.

Таким образом, формируется вероятностный граф, в котором может существовать или отсутствовать путь от истока графа к каждой из соединенных с входами счетчиков 11_i(i= ) положительных исходов вершин. При наличии такого пути на первом входе соответствующего элемента И 10_iбудет разрешающий потенциал и задержанный элементом 5 задержки импульс поступает на вход счетчика 11_i положительных исходов, при отсутствии пути на первом входе элемента И 10_i разрешающего потенциала нет и импульс с выхода элемента 5 задержки в счетчик 11_i не поступает.

Если при поступлении очередного сигнала на вход счетчика 1 циклов содержимое счетчика 1 оказывается равным заданному значению количества импульсов, то на выходе счетчика 1 циклов появляется сигнал переполнения, который поступает на вход останова генератора 2 и работа устройства прекращается.

Таким образом, устройство позволяет моделировать сети с учетом стохастического характера нарушения и восстановления работоспособности узлов и получать оценки математического ожидания времени исправного состояния сети на заданном интервале функционирования. По сравнению с прототипом данное устройство решает более широкий круг задач анализа сетей.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА СЕТЕЙ, содержащее счетчик числа циклов, генератор тактовых импульсов, блок преобразователей код - вероятность, наборное поле, группу из N элементов И, группу из N счетчиков положительных исходов и первый элемент задержки, выходы наборного поля соединены соответственно с первыми входами элементов И группы, вторые входы которых соединены с выходом первого элемента задержки, а выходы соединены с суммирующими входами соответствующих счетчиков положительных исходов, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения возможности определения на заданном интервале времени работы оценки математического ожидания времени исправного функционирования сети с учетом стохастического характера нарушения и восстановления работоспособности ее узлов, в устройство введены счетчик продолжительности цикла, счетчик продолжительности моделирования, второй элемент задержки, элемент ИЛИ и N блоков моделирования восстановления, причем вход запуска генератора тактовых импульсов является входом запуска устройства, а его выход соединен с суммирующим входом счетчика продолжительности моделирования, входами первого и второго элементов задержки, входом запуска преобразователя код-вероятность и суммирующим входом счетчика продолжительности цикла, выход переполнения которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и суммирующим входом счетчика числа циклов, вход обнуления которого соединен с входами обнуления счетчиков положительных исходов группы, с входом обнуления счетчика продолжительности моделирования, с установочным входом устройства и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом обнуления счетчика продолжительности, выход переполнения счетчика числа циклов соединен с входом останова генератора тактовых импульсов, выходы блока преобразователец код - вероятность соединены с информационными входами соответствующих блоков моделирования восстановления, входы запуска которых соединены с выходом второго элемента задержки, выходы соединены с одноименными входами наборного поля, каждый из блоков моделирования восстановления содержит три элемента ЗАПРЕТ, генератор импульсов случайной длительности, вход запуска блока моделирования восстановления соединен с информационным входом первого элемента ЗАПРЕТ блока, управляющий вход этого элемента соединен с информационным входом второго элемента ЗАПРЕТ блока и с информационным входом блока, а выход соединен с информационным входом третьего элемента ЗАПРЕТ блока, выход которого соединен с входом генератора импульса случайной длительности, выход которого соединен с управляющим входом второго элемента ЗАПРЕТ и с управляющим входом третьего элемента ЗАПРЕТ блока, выход второго элемента ЗАПРЕТ соединен с выходом блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1